Вначале были синие кристаллы
Начало жизни нашего Солнца — это загадка. Оно возникло 4,6 миллиарда лет назад, за 50 миллионов лет до образования Земли. Поскольку Солнце старше Земли, трудно найти физические объекты, которые существовали в самые ранние дни Солнца — материалы, которые несут химические записи раннего Солнца.
Но в новом исследовании в Nature Astronomy, древние синие кристаллы, оказавшиеся в ловушке метеоритов, показывают, что такое раннее Солнце. И, по-видимому, у него была довольно бурная молодость.
«Солнце было очень активным в ранней жизни: у него было больше извержений и более интенсивный поток заряженных частиц», — говорит Филипп Хек, профессор Чикагского университета и автор исследования. «Почти ничего в Солнечной системе нет, чтобы действительно подтвердить активность раннего Солнца, но эти минералы из метеоритов в коллекциях Полевого музея достаточно стары. Это, вероятно, первые минералы, образовавшиеся в Солнечной системе».
Минералы, которые Хек и его коллеги рассматривали, — это микроскопические кристаллы льда, называемые хибонитом, и их состав несет в себе целевые химические реакции, которые могли произойти только в том случае, если раннее Солнце излучало много энергетических частиц.
«Эти кристаллы образовались более 4,5 миллиардов лет назад и сохраняют записи о некоторых из первых событий, которые произошли в нашей Солнечной системе. И хотя они очень малы — многие из них менее 100 микрон в поперечнике — они все еще смогли сохранить эти высоко летучие благородные газы, которые были получены из-за облучения от молодого Солнца давным-давно», — говорят исследователи.
В первые дни, до образования планет, Солнечная система состояла из Солнца с массивным диском газа и пыли, вращающимся вокруг него. Этот регион у солнца был жарким — более 1500 С, или 2700 F. Для сравнения, Венера, самая горячая планета в Солнечной системе, с поверхностными температурами, достаточно высокими, чтобы расплавить свинец, имеет температуру поверхности около 460 градусов. Когда пылевой диск остыл, стали образовываться синие кристаллы хибонита.
«Большие минеральные зерна из древних метеоритов всего в несколько раз больше диаметра человеческого волоса. Когда мы смотрим на эти зерна под микроскопом, зерна хибонита выделяются как маленькие светло-голубые кристаллы — они довольно красивые», — говорит Энди Дэвис, соавтор исследования. Эти кристаллы содержат такие элементы, как кальций и алюминий.
Когда кристаллы образовались, молодое Солнце продолжало вспыхивать, выбрасывая протоны и другие субатомные частицы в космос. Некоторые из этих частиц попали в синие кристаллы хибонита. Когда протоны поразили атомы кальция и алюминия в кристаллах, атомы расщеплялись на более мелкие атомы — неон и гелий. И неон и гелий оставались в ловушке внутри кристаллов в течение миллиардов лет. Эти кристаллы были включены в космические породы, которые в конечном итоге упали на Землю в качестве метеоритов.
«В дополнение к окончательному обнаружению явных доказательств в метеоритах, что материалы пылевого диска были подвергнуты прямому облучению, наши новые результаты показывают, что самые старые материалы Солнечной системы испытывали фазу облучения, которую избежали более молодые материалы. Мы считаем, что это означает, что произошло существенное изменение в условиях в Солнечной системе после образования хибонитов — возможно, активность Солнца уменьшилась, или, возможно, более поздние материалы не смогли пройти в области диска, в которой облучение было возможным», — говорят исследователи.
Больше информации: High early solar activity inferred from helium and neon excesses in the oldest meteorite inclusions, Nature Astronomy (2018). DOI: 10.1038/s41550-018-0527-8 , https://www.nature.com/articles/s41550-018-0527-8